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CN105849215B - 临时固定用膜、临时固定用膜片材及半导体装置 - Google Patents

临时固定用膜、临时固定用膜片材及半导体装置 Download PDF

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CN105849215B
CN105849215B CN201480070497.2A CN201480070497A CN105849215B CN 105849215 B CN105849215 B CN 105849215B CN 201480070497 A CN201480070497 A CN 201480070497A CN 105849215 B CN105849215 B CN 105849215B
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CN
China
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film
semiconductor wafer
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temporarily
temporary fixing
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德安孝宽
夏川昌典
大山恭之
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Resonac Corp
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

本发明的临时固定用膜是用于半导体晶片的加工方法的临时固定用膜，其中，所述半导体晶片的加工方法具备以下工序：将半导体晶片介由临时固定用膜临时固定在支撑体上的临时固定工序；对临时固定在支撑体上的半导体晶片进行加工的加工工序；以及将加工后的半导体晶片从支撑体及临时固定用膜上分离的分离工序，所述临时固定用膜含有(A)高分子量成分及(B)有机硅改性树脂，并且所述临时固定用膜在110℃下加热30分钟并在170℃下加热1小时后的弹性模量在23℃下为0.1～1000MPa。

Description

临时固定用膜、临时固定用膜片材及半导体装置
技术领域
本发明涉及加工半导体晶片时所使用的临时固定用膜及临时固定用膜 片材、以及使用它们所制造的半导体装置。
背景技术
伴随着智能手机及平板电脑等电子设备的多功能化，多段地层叠半导 体元件而实现了高容量化的堆栈MCP(Multi Chip Package，多芯片封装) 正在普及，安装半导体元件时，在安装工序中有利的膜状粘接剂作为管芯 焊接用的粘接剂被广泛使用。但是，尽管具有如此多功能化的倾向，现行 的使用了引线接合的半导体元件的连接方式中，数据的处理速度还是有限， 因此有电子设备的动作减慢的倾向。另外，出于想要将耗电抑制得较低、不进行充电即可长时间使用的需求有所提高，也正在谋求节能化。从这种 观点出发，近年来以进一步的高速化和节能化为目的，还开发了不是通过 引线接合、而是通过贯穿电极将半导体元件之间连接的新型结构的半导体 装置。
虽然如此开发了新型结构的半导体装置，但依然谋求高容量化，进行 着无论封装结构如何都能够更多段地层叠半导体元件的技术的开发。但是， 为了在有限的空间内层叠更多的半导体元件，半导体元件的稳定的薄型化 是必不可少的。
目前，在用于对半导体元件进行薄型化的半导体晶片的磨削工序中， 将被称作所谓BG胶带的支撑胶带粘贴在半导体晶片上、在支撑的状态下 进行磨削成为主流。但是，经薄型化的半导体晶片由于施于表面的电路的 影响而容易翘曲，靠容易变形的胶带原材料即BG胶带逐渐变得无法充分 地支撑经薄型化的半导体晶片。
出于这种背景，提出了以比BG胶带更硬的原材料即硅晶片或玻璃作 为支撑体的半导体晶片的薄型化工艺，提出了使半导体晶片与作为支撑体 的硅晶片或玻璃粘合的材料。对于这种粘合材料，作为重要的特性要求不 损害磨削后的半导体晶片且能够从支撑体上剥离，为了满足这种特性，对 剥离方法进行了深入研究。例如可举出利用了使用溶剂的粘合材料的溶解 的方法、通过加热去除粘合性来提高剥离性的方法(例如下述专利文献1)、 利用通过激光照射对粘合材料进行改性或使其消失的方法(例如下述专利 文献2)。但是，由于粘合材料在溶剂中的溶解需要花费时间，因此生产率 容易降低。另外，通过加热去除粘合性的方法中，有加热会对半导体晶片 造成不良影响的顾虑，同时由于耐热性差，因此在形成贯穿电极等的工艺 用途中无法使用。另一方面，通过激光照射对粘合材料进行改性或使其消 失的方法中，需要导入昂贵的激光设备，这种工艺的应用需要相当大的投 资。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4936667号说明书
专利文献2：日本专利第4565804号说明书
发明内容
发明要解决的技术问题
以往的粘合材料基本都是液态的，通过旋涂等涂布在半导体晶片或支 撑体上并利用加热或UV照射等进行成膜来使用。但是，这种情况下具有 如下课题：由于粘合材料的涂布不均会在各个半导体晶片的磨削后的厚度 中容易产生不均，而且需要将在旋涂中因涂布时的旋转所飞散的材料废弃 等。另一方面，对于膜状的粘合材料，膜厚的控制更为容易，可以减轻各 个半导体晶片之间的厚度不均。另外，由于通过层压等简单方法即可成膜在半导体晶片或支撑体上，因此可以期待操作性也变得良好。
另外，所磨削的半导体晶片不限于平滑性高的晶片，在电路面上装备 有焊锡珠、具有超过80μm的表面凹凸的晶片也有增加倾向。将粘合剂从 如此具有大凹凸的表面上剥离是比较困难的，而且当焊锡珠的粘接强度不 足时，会产生在粘合剂的剥离时焊锡珠发生脱落等的顾虑。
本发明鉴于上述事实而完成，其目的在于提供能够在支撑体上充分地 固定半导体晶片、且可以容易地将加工后的半导体晶片从支撑体及临时固 定用膜上分离的临时固定用膜及临时固定用膜片材，以及使用它们制造的 半导体装置。
用于解决技术问题的方法
本发明提供一种用于半导体晶片的加工方法的临时固定用膜，其中， 所述半导体晶片的加工方法具备以下工序：将半导体晶片介由临时固定用 膜临时固定在支撑体上的临时固定工序；对临时固定在支撑体上的半导体 晶片进行加工的加工工序；以及将加工后的半导体晶片从支撑体及临时固 定用膜上分离的分离工序，所述临时固定用膜含有(A)高分子量成分及(B) 有机硅改性树脂，并且所述临时固定用膜在110℃下加热30分钟并在170℃下加热1小时后的弹性模量在23℃下为0.1～1000MPa。
根据本发明的临时固定用膜，可以将半导体晶片充分地固定在支撑体 上，同时可以将加工后的半导体晶片从支撑体及临时固定用膜上容易地分 离。另外，本发明的临时固定用膜通过具有上述弹性模量，也可以从具有 凹凸的半导体晶片上容易地剥离。
本发明的临时固定用膜中，优选上述(A)高分子量成分包含玻璃化转 变温度为-50℃～50℃、重均分子量为10万～120万且具有交联性官能团的 (甲基)丙烯酸共聚物。
另外，优选上述(B)有机硅改性树脂包含有机硅改性醇酸树脂。
进而，优选上述(B)有机硅改性树脂的含量相对于上述(A)高分子 量成分100质量份为1～100质量份。
本发明的临时固定用膜可以进一步含有(C)固化促进剂。
本发明的临时固定用膜的固化前的熔融粘度在120℃下为15000Pa·s 以下且厚度为10～150μm。
本发明的临时固定用膜优选半导体晶片与临时固定用膜之间的30°剥 离强度为300N/m以下。
本发明还提供一种临时固定用膜片材，其具备具有脱模性的支撑膜和 设置在该支撑膜上的上述第3段、第5～10段中任一段所述的临时固定用膜。
本发明还提供一种半导体装置，其具备由半导体晶片获得的半导体元 件，所述半导体晶片是使用上述本发明的临时固定用膜或临时固定用膜片 材进行加工而获得的。
发明效果
根据本发明，可以提供能够在支撑体上充分地固定半导体晶片、且可 以容易地将加工后的半导体晶片从支撑体及临时固定用膜上分离的临时固 定用膜及临时固定用膜片材，以及使用它们制造的半导体装置。
附图说明
图1(A)是表示本发明临时固定用膜片材的一个实施方式的俯视图， 图1(B)是沿着图1(A)的I-I线的示意截面图。
图2(A)是表示本发明临时固定用膜片材的另一实施方式的俯视图， 图2(B)是沿着图2(A)的II-II线的示意截面图。
图3(A)、图3(B)及图3(C)是用于说明半导体晶片的加工方法 的一个实施方式的示意截面图，图3(D)是表示加工后的半导体晶片的俯 视图。
图4是用于说明将加工后的半导体晶片从支撑体及临时固定用膜上分 离的分离工序的一个实施方式的示意截面图。
图5是用于说明半导体装置的制造方法的一个实施方式的示意截面图。
具体实施方式
以下一边参照附图一边对本发明的优选实施方式进行详细说明。此外， 附图中相同或相当的部分带有相同符号，且重复的说明省略。另外，附图 的尺寸比例并非限定于图示的比例。
[临时固定用膜]
本实施方式的临时固定用膜是用于半导体晶片的加工方法的临时固定 用膜，其特征在于，所述半导体晶片的加工方法具备以下工序：将半导体 晶片介由临时固定用膜临时固定在支撑体上的临时固定工序；对临时固定 在支撑体上的半导体晶片进行加工的加工工序；以及将加工后的半导体晶 片从支撑体及临时固定用膜上分离的分离工序，所述临时固定用膜含有(A) 高分子量成分及(B)有机硅改性树脂，并且所述临时固定用膜在110℃下 加热30分钟并在170℃下加热1小时后的弹性模量在23℃下为 0.1～1000MPa。
作为本实施方式中使用的(A)高分子量成分，可以使用具有交联性官 能团的聚合物。作为聚合物，例如可举出聚酰亚胺树脂、(甲基)丙烯酸 共聚物、聚氨酯树脂聚苯醚树脂、聚醚酰亚胺树脂、苯氧基树脂、改性聚 苯醚树脂等。其中，优选具有交联性官能团的(甲基)丙烯酸共聚物。另 外，本说明书中(甲基)丙烯酸是以丙烯酸或甲基丙烯酸的任一个的含义 来使用。上述树脂可单独使用1种，也可组合使用2种以上。
作为上述具有交联性官能团的(甲基)丙烯酸共聚物，可以使用通过 粒状聚合、溶液聚合等聚合方法获得的物质，或者也可以使用市售品。
上述聚合物可以在聚合物链中具有交联性官能团、也可以在聚合物链 末端具有交联性官能性。作为交联性官能团的具体例，可举出环氧基、醇 性羟基、酚性羟基、羧基等，其中优选羧基。羧基通过使用丙烯酸可以导 入到聚合物链中。
本实施方式中，优选使用具有羧基的(甲基)丙烯酸共聚物，例如可 举出具有羧基的(甲基)丙烯酸酯共聚物、具有羧基的丙烯酸橡胶等。其 中，优选具有羧基的(甲基)丙烯酸酯共聚物。丙烯酸橡胶是以丙烯酸酯 为主成分的物质，例如可举出由丙烯酸丁酯及/或丙烯酸乙酯与丙烯腈的共 聚物等构成的橡胶。
高分子量成分的玻璃化转变温度(以下记为“Tg”)优选为-50℃～50℃、 更优选为-30℃～20℃。当Tg为这种范围时，可以在抑制成型为片材后的粘 附力变得过高而处理性变差的同时获得充分的流动性，进而可以降低固化 后的弹性模量，可以抑制剥离强度变得过高。
玻璃化转变温度是指使用DSC(热示差扫描热量计)(例如株式会社 Rigaku制“Thermo Plus 2”)所测定的值。
高分子量成分的重均分子量并无特别限定，优选为10万～120万、更 优选为20万～100万。高分子量成分的重均分子量为这种范围时，容易确 保成膜性和流动性。
重均分子量是利用凝胶渗透色谱法(GPC)、使用了由标准聚苯乙烯 获得的标准曲线的聚苯乙烯换算值。
作为本实施方式中使用的(B)有机硅改性树脂，只要是经有机硅改性 的树脂则无特别限定。
作为有机硅改性树脂，优选有机硅改性醇酸树脂。
临时固定用膜通过含有有机硅改性醇酸树脂，在将临时固定用膜从半 导体晶片上剥离时，可以在不使用溶剂的情况下容易地进行剥离。
作为获得有机硅改性醇酸树脂的方法，例如可举出以下方法：(i)在 获得醇酸树脂的通常的合成反应、即使多元醇与脂肪酸、多元酸等发生反 应时，将有机聚硅氧烷作为醇成分使其同时发生反应的方法；(ii)使有机 聚硅氧烷与预先合成的通常的醇酸树脂发生反应的方法。
作为用作醇酸树脂原料的多元醇，例如可举出乙二醇、二乙二醇、三 乙二醇、丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇等二元醇，甘油、三 羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷等三元醇，二甘油、三甘油、季戊四醇、二季 戊四醇、甘露糖醇、山梨糖醇等四元以上的多元醇。这些物质可单独使用1 种，也可组合使用2种以上。
作为用作醇酸树脂原料的多元酸，例如可举出邻苯二甲酸酐、对苯二 甲酸、间苯二甲酸、偏苯三酸酐等芳香族多元酸，琥珀酸、己二酸、癸二 酸等脂肪族饱和多元酸，马来酸、马来酸酐、富马酸、衣康酸、柠康酸酐 等脂肪族不饱和多元酸、环戊二烯-马来酸酐加成物、萜烯-马来酸酐加成物、 松香-马来酸酐加成物等由狄尔斯-阿德耳反应获得的多元酸。这些物质可以 单独使用1种，也可组合使用2种以上。
醇酸树脂还可以进一步含有改性剂或交联剂。
作为改性剂，例如可以使用辛酸、月桂酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、 亚油酸、亚麻酸、桐酸、蓖麻醇酸、脱水蓖麻醇酸、或椰子油、亚麻籽油、 桐油、蓖麻油、脱水蓖麻油、大豆油、红花油及它们的脂肪酸等。这些物 质可以单独使用1种，也可组合使用2种以上。
作为交联剂，可以例示出三聚氰胺树脂、脲醛树脂等氨基树脂、聚氨 酯树脂、环氧树脂及酚醛树脂。其中，使用氨基树脂时，可获得经氨基树 脂交联得到的氨基醇酸树脂，从而优选。交联剂可单独使用1种，也可组 合使用2种以上。
在有机硅改性醇酸树脂中，可以使用酸性催化剂作为固化催化剂。作 为酸性催化剂并无特别限定，可以从作为醇酸树脂的交联反应催化剂公知 的酸性催化剂中适当地选择使用。作为这种酸性催化剂，例如优选对甲苯 磺酸、甲磺酸等有机系酸性催化剂。酸性催化剂可单独使用1种，也可组 合使用2种以上。
作为上述有机硅改性醇酸树脂，例如可举出テスファインTA31-209E (日立化成聚合物株式会社制，商品名)。
本实施方式中，从容易剥离的观点出发，优选与有机硅改性醇酸树脂 同时地组合使用聚醚改性有机硅、烷基改性有机硅、环氧改性有机硅等。
作为上述有机硅，可举出Dow Corning Toray株式会社制的SH3773M、 L-7001、SH-550、SH-710、信越Silicone株式会社制的X-22-163、KF-105、 X-22-163B、X-22-163C等，只要与高分子量体相容则无特别限定。
本实施方式的临时固定用膜中的(B)有机硅改性树脂的配合量优选相 对于(A)高分子量成分100质量份为1～100质量份、更优选为10～80质 量份。(B)有机硅改性树脂的配合量为上述范围内时，能够兼顾半导体晶 片加工时的粘接性和加工后的剥离性。另外，(B)有机硅改性树脂的配合 量优选相对于(A)高分子量成分100质量份为30质量份以上。
本实施方式的临时固定用膜除了(A)高分子量成分及(B)有机硅改 性树脂以外，还可根据需要含有(C)固化促进剂及其他成分。
作为(C)固化促进剂，例如可举出咪唑类、双氰胺衍生物、二羧酸二 酰肼、三苯基膦、四苯基鏻四苯基硼酸酯、2-乙基-4-甲基咪唑-四苯基硼酸 酯、1,8-二氮杂双环[5,4,0]十一烯-7-四苯基硼酸酯等。这些物质可单独使用 1种或者组合使用2种以上。
本实施方式的临时固定用膜含有具有羧基的(甲基)丙烯酸共聚物时， 优选含有对该丙烯酸共聚物中所含的环氧基的固化进行促进的固化促进 剂。
固化促进剂的添加量过少时，在半导体元件的制造工序内的热过程中 难以使临时固定用膜完全地固化，有可能无法可靠地将半导体晶片与支撑 体固定。另一方面，当固化促进剂的添加量过多时，不仅由于制造工序中 的加热使临时固定用膜的熔融粘度容易上升，而且膜的保存稳定性也有变 差的倾向。由这种观点出发，本实施方式的临时固定用膜中的(C)固化促 进剂的配合量优选相对于(A)高分子量成分100质量份为0.01～2.0质量份。
作为其他的成分，可举出无机填充物。作为无机填充物，从B阶段状 态下的临时固定用膜的处理性的提高及低热膨胀性的提高的观点出发，优 选配合二氧化硅填充物。此时，从未固化的临时固定用膜的处理性的观点 出发，优选相对于高分子量成分100质量份配合无机填充物10～100质量份。
另外，本实施方式的临时固定用膜从耐热性的观点出发，可以含有偶 联剂。作为偶联剂，可举出γ-脲基丙基三乙氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧 基硅烷、3-苯基氨基丙基三甲氧基硅烷、3-(2-氨基乙基)氨基丙基三甲氧 基硅烷等。
另外，本实施方式的临时固定用膜可以含有环氧树脂、酚醛树脂、双 马来酰亚胺树脂等热固化性树脂。
本实施方式的临时固定用膜优选在110℃下加热30分钟并在170℃下 加热1小时之后的弹性模量在23℃下为0.1以上且1000MPa以下。23℃下 的弹性模量为0.1MPa以上时，膜变软，可以减少剥离工序时在半导体晶片 上发生残胶的可能性，23℃下的弹性模量为1000MPa以下时，还容易从具 有隆起物等凹凸的半导体晶片上剥离。
弹性模量是指使用动态粘弹性测定装置(株式会社UBM公司制)、 一边以3℃/分钟的升温速度使其升温一边进行测定时的测定值。
本实施方式的临时固定用膜优选固化前的熔融粘度在120℃下为 15000Pa·s以下。120℃下的熔融粘度为15000Pa·s以下时，例如在 70～150℃/0.02～0.2MPa/1～5分钟/5～15mbar的条件下，可以在不产生空隙的 情况下压接在半导体晶片上。进而，当120℃下的熔融粘度为15000Pa·s 以下时，在上述条件下真空压接在半导体晶片上时，可以获得充分的流动 性，可以抑制空隙的产生。
上述熔融粘度是指使用ARES(Rheometric Scientific公司制)、一边 对临时固定用膜赋予5％的变形一边以20℃/分钟的升温速度使其升温进行 测定时的测定值。
本实施方式的临时固定用膜的膜厚从能够确保临时固定的功能和充分 地填充半导体晶片的隆起物等凹凸的观点出发，优选为10～150μm。当膜厚 为10μm以上时，充分埋入隆起物等特性优异，当为150μm以下时，是经 济的。当在半导体晶片上形成有隆起物时，从充分埋入隆起物的观点出发， 优选为15～150μm、更优选为30～110μm。当未在半导体晶片上形成有隆起 物时，从经济的观点出发，优选为10～30μm、更优选为10～20μm。
本实施方式的临时固定用膜优选临时固定用膜与半导体晶片(例如硅 晶片)之间的30°剥离强度为300N/m以下。此时，当将半导体晶片与临时 固定用膜进行剥离时，防止半导体晶片的断裂等变得容易。
本实施方式的临时固定用膜可以由含有上述各成分的临时固定用膜形 成用组合物的清漆制作。
具体地说，首先将上述(A)高分子量成分及上述(B)有机硅改性树 脂以及根据需要使用的上述(C)固化促进剂、上述无机填充物或偶联剂等 其他添加成分在有机溶剂中进行混合、混炼，调制清漆。接着，通过将所 得清漆涂布在基材膜上而形成清漆的层。接着，通过加热干燥将溶剂从清 漆层中除去之后，将基材膜除去，由此获得临时固定用膜。
上述的混合、混炼可以使用通常的搅拌机、Raikai机、三轧辊、球磨 机等分散机、将它们适当地组合来进行。上述的加热干燥只要是所使用的 溶剂充分地挥发的条件则无特别限定，通常在60℃～200℃下加热0.1～90分 钟来进行。
作为上述基材膜，并无特别限定，例如可举出聚酯膜、聚丙烯膜、聚 对苯二甲酸乙二醇酯膜、聚酰亚胺膜、聚醚酰亚胺膜、聚醚萘二甲酸酯膜、 甲基戊烯膜等。
上述有机溶剂只要是能够均匀地溶解、混炼或分散上述各成分则无限 制，可以使用以往公知品。作为这种溶剂，例如可举出丙酮、甲乙酮、甲 基异丁基酮、环己酮等酮系溶剂，二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基 -2-吡咯烷酮、甲苯、二甲苯等。从干燥速度快、价格便宜的方面出发，优 选使用甲乙酮、环己酮等。
图1(A)是表示本实施方式的临时固定用树脂膜片材的一个实施方式 的俯视图，图1(B)是沿着图1(A)的I-I线的示意截面图。
图1所示的临时固定用膜片材1具备具有脱模性的支撑膜10、设置在 支撑膜10上的临时固定用膜20、以及设置在临时固定用膜20的与支撑膜 10相反侧上的保护膜30。
作为支撑膜10并无特别限定，例如可举出聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚 对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、 聚酰亚胺等。其中，从柔软性及强韧性的观点出发，优选聚对苯二甲酸乙 二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚酰胺、 聚酰亚胺。另外，从提高与临时固定用膜(树脂层)的剥离性的观点出发， 优选使用利用有机硅系化合物、氟系化合物等实施了脱模处理的膜作为支 撑膜。
支撑膜10的厚度可以根据目标柔软性进行适当改变，优选为3～250μm。 为3μm以上时，膜强度充分，为250μm以下时，可获得充分的柔软性。由 此观点出发，支撑膜10的厚度更优选为5～200μm、特别优选为7～150μm。
本实施方式的临时固定用膜20的厚度从能够确保临时固定的功能和充 分地填充半导体晶片的隆起物等凹凸的观点出发，优选为10～150μm。膜厚 为10μm以上时，充分埋入隆起物等特性优异，为150μm以下时，是经济 的。当在半导体晶片上形成有隆起物时，从充分埋入隆起物的观点出发， 优选为15～150μm、更优选为30～110μm。当未在半导体晶片上形成有隆起 物时，从经济的观点出发，优选为10～30μm、更优选为10～20μm。
制造厚膜的膜时，还可以贴合预先形成的厚度为100μm以下的膜。通 过使用如此贴合的膜，可以降低制作厚膜化膜时的残留溶剂。
作为保护膜30并无特别限定，例如可举出聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚 对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯等。其中， 从柔软性及强韧性的观点出发，优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、 聚丙烯。另外，从提高与临时固定用膜(树脂层)的剥离性的观点出发， 优选使用利用有机硅系化合物、氟系化合物等实施了脱模处理的膜作为保 护膜。
保护膜30的厚度可以根据目标柔软性进行适当设定，优选为 10～250μm。为10μm以上时，膜强度充分，为250μm以下时，可获得充分 的柔软性。由此观点出发，保护膜30的厚度更优选为15～200μm、特别优 选为20～150μm。
图2(A)是表示本发明临时固定用膜片材的另一实施方式的俯视图， 图2(B)是沿着图2(A)的II-II线的示意截面图。
图2所示的临时固定用膜片材2除了对照要临时固定的构件的形状将 临时固定用膜20及保护膜30预先进行了裁切以外，具有与临时固定用膜 片材1相同的构成。另外，图2中，虽然将裁切后的临时固定用膜20及保 护膜30的外缘部除去了，但也可以对照要临时固定的构件的形状、在临时 固定用膜及保护膜中设计切痕而残留外缘部。
[半导体晶片加工方法]
本实施方式的半导体晶片的加工方法大致划分的话由以下的4个工序 构成。由(a)将半导体晶片和支撑体介由临时固定用膜进行临时固定的临 时固定工序；(b)对临时固定在支撑体上的半导体晶片进行加工的加工工 序；(c)将加工后的半导体晶片从支撑体及临时固定用膜上分离的分离工 序；(d)在半导体晶片上有残渣时进行洗涤的洗涤工序而构成。
图3(A)、图3(B)及图3(C)是用于说明半导体晶片的加工方法 的一个实施方式的示意截面图，图3(D)是表示加工后的半导体晶片的俯 视图。
＜(a)临时固定工序＞
图3(A)表示使本实施方式的临时固定用膜40介于支撑体50及半导 体晶片60之间、将半导体晶片60临时固定在支撑体50上的工序。
半导体晶片60的厚度并无特别限定，可以为600～800μm。
首先准备临时固定用膜。接着，在由玻璃或晶片构成的圆形支撑体上 粘贴临时固定用膜。粘贴后，对照支撑体的形状将临时固定用膜剪切成圆 形。此时，优选也对照要加工的半导体晶片的形状来设定要剪切的形状。 另外，还可以将临时固定用膜并非粘贴在支撑体上、而是粘贴在要加工的 半导体晶片侧。
接着，在真空压制机或真空层压机上安装设有临时固定用膜的支撑体， 对半导体晶片利用压制进行按压、粘贴。另外，当在半导体晶片侧上设置 临时固定用膜时，在真空压制机或真空层压机上安装贴合有临时固定用膜 的晶片，对支撑体利用压制进行按压、粘贴。
如此，如图3(A)所示，使临时固定用膜40介于支撑体50及半导体 晶片60之间、将半导体晶片6临时固定在支撑体50上。
使用晶片接合装置时，例如使用EVG公司制真空压制机EVG520IS(商 品名)，在气压为1hPa以下、压接压力为1MPa、压接温度为60℃～200℃、 保持时间为100秒～300秒下，介由临时固定用膜40将半导体晶片60与支 撑体50进行临时固定。
使用真空层压机时，例如使用株式会社NPC制真空层压机LM-50×50-S (商品名)、Nichigo-Morton株式会社制真空层压机V130(商品名)，在 气压为1hPa以下、压接温度为40℃～180℃、优选60℃～150℃、层压压力 为0.01～0.5MPa、优选0.1～0.5MPa、保持时间为1秒～600秒、优选30秒～300 秒下，介由临时固定用膜40将半导体晶片60与支撑体50进行临时固定。
介由临时固定用膜40将半导体晶片60与支撑体50临时固定之后，进 行加热，从而进行临时固定用膜40的热固化。作为热固化的条件，例如可 举出在110℃下加热30分钟、接着在170℃下加热1小时。
也可对本实施方式的支撑体进行剥离处理，如图3(A)所示，通过对 支撑体50表面的全部或一部分进行剥离处理，形成剥离层52。剥离处理中 使用的剥离剂并无特别限定，例如具有氟元素的表面改性剂、聚烯烃系蜡 及有机硅油、含有反应性基团的有机硅油、有机硅改性醇酸树脂由于剥离 性优异，因此优选。
使用以上说明过的构成的临时固定用膜时，使用了支撑体的高温下的 半导体晶片加工变得可能，加工后能够在室温下将临时固定用膜从半导体 晶片及支撑体上没有残胶地剥离。
＜(b)加工工序＞
加工工序包含晶片水平下使用的磨削、电极形成、金属配线形成、保 护膜形成等。磨削方式并无特别限定，可以利用公知的磨削方式。优选一 边对半导体晶片和磨石(金刚石等)浇水进行冷却一边进行磨削。
例如，如图3(B)所示，利用砂轮机90对半导体晶片80的背面、即 半导体晶片80的与临时固定用膜70相接触侧成相反侧的面进行磨削，例 如将725μm左右的厚度薄化至100μm以下。
作为进行磨削加工的装置，例如可举出DISCO株式会社制DGP-8761 (商品名)等，此时的切削条件可以根据所希望的半导体晶片的厚度及磨削 状态来任意地选择。
其他工序具体地可举出用于形成电极等的金属溅射、对金属溅射层进 行刻蚀的湿式刻蚀、用于金属配线形成的遮挡的抗蚀剂的涂布、利用曝光/ 显影进行的图案形成、抗蚀剂的剥离、干式刻蚀、金属镀层的形成、用于 TSV形成的硅刻蚀、硅表面的氧化膜形成等公知的工艺。
图3(C)表示在对薄化后的半导体晶片80的背面侧进行干式离子刻 蚀或波希法等加工而形成贯穿孔之后进行镀铜等处理、从而形成贯穿电极 82的例子。
如此对半导体晶片80实施规定的加工。图3(D)为加工后的半导体 晶片80的俯视图。
作为其他方式，可以准备预先制作了贯穿电极的厚膜的半导体晶片， 在该晶片的电路面上设置临时固定用膜，利用砂轮机对半导体晶片的背面 (本实施方式中是半导体晶片的与具有配线图案的面相反的那侧)进行磨 削，例如将700μm左右的厚度薄化至100μm以下。接着，对薄化后的半导 体晶片进行刻蚀，进行贯穿电极的露头，形成钝化膜。之后，通过离子刻 蚀等再次进行铜电极的露头，形成电路。如此可获得经加工的半导体晶片。
＜(c)分离工序＞
图4是用于说明将加工后的半导体晶片从支撑体及临时固定用膜上分 离的分离工序的一个实施方式的示意截面图。本实施方式的分离工序包含 将半导体晶片从支撑体上剥离的第一剥离工序和将临时固定用膜从半导体 晶片上剥离的第二剥离工序。第一剥离工序是将在加工工序中实施了加工 的半导体晶片从支撑体上剥离的工序，即，对薄型化后的半导体晶片实施 各种加工之后、在进行切割之前从支撑体上剥离的工序。作为剥离方法， 主要可举出以下方法：对半导体晶片和支撑体进行加热(优选200～250℃)， 同时沿着水平方向使其向相反方向滑动，从而对两者进行分离的方法；将 支撑体的半导体晶片或支撑体中的一者固定在水平上，将另一者从水平方 向以一定角度提起的方法；以及在磨削后的半导体晶片的磨削面上粘贴保 护膜，利用剥去方式将半导体晶片和保护膜从支撑体上剥离的方法等，可 以没有特别限定地采用。
本实施方式中，这些剥离方法全部都可以适用，更为合适的是如图4 (A)所示将支撑体的半导体晶片80或支撑体50中的一者固定在水平上、 将另一者从水平方向以一定角度提起的方法；以及在磨削后的半导体晶片 的磨削面上粘贴保护膜、利用剥去方式将半导体晶片和保护膜剥离的方法 等。这些剥离方法通常在室温下实施，但也可在40～100℃左右的不对半导 体晶片造成伤害的温度下实施。进行机械分解时，例如使用EVG公司制 De-Bonding装置EVG805EZD。
另外，半导体晶片80与支撑体50的分离例如可如下进行：在临时固 定用膜与半导体晶片的界面上挂上形成为钥匙型的夹具进行设置，向上方 向施加应力来进行。
第二剥离工序中，例如如图4(B)所示，将半导体晶片80固定在水 平上，将临时固定用膜70的一端从水平方向以一定角度提起，由此可以获 得剥离了临时固定用膜的半导体晶片80(参照图4(C))。本实施方式中， 通过使用本实施方式的临时固定用膜，可容易地获得充分减少了残胶等残 渣的经加工的半导体晶片。
本实施方式中，第一剥离工序中，也可在半导体晶片与膜状临时固定 材料之间进行分离。
＜(d)洗涤工序＞
半导体晶片的电路形成面容易残留临时固定材料的一部分。当剥离后 的半导体晶片的电路形成面上部分残留临时固定材料时，可以设置用于将 其除去的洗涤工序。临时固定材料的除去例如可以通过对半导体晶片进行 洗涤来实施。
所使用的洗涤液只要是能够将部分残留的临时固定材料除去的洗涤液 则无特别限定，例如可举出可在临时固定用树脂组合物的稀释中使用的上 述有机溶剂。这些有机溶剂可单独使用1种或者组合使用2种以上。
另外，在难以除去所残留的临时固定材料时，还可在有机溶剂中添加 碱类、酸类。作为碱类的例子，可以使用乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、 三乙基胺、氨等胺类；四甲基氢氧化铵等铵盐类。作为酸类，可使用醋酸、 草酸、苯磺酸、十二烷基苯磺酸等有机酸。添加量以洗涤液中浓度计优选 为0.01～10质量％。另外，为了提高残留物的除去性，还可添加现有的表面 活性剂。
作为洗涤方法并无特别限定，例如可举出使用上述洗涤液、利用搅拌 桨进行洗涤的方法；利用喷射喷雾的洗涤方法；浸渍于洗涤液槽中的方法。 温度为10～80℃、优选为15～65℃，最终进行水洗或醇洗涤并干燥处理，可 获得薄型的半导体晶片80。
另外，如上所述，根据本实施方式的临时固定用膜，可以充分地减少 残胶等残渣，因此可以省略洗涤工序。
加工后的半导体晶片80与上述同样地形成贯穿电极82，进而通过沿着 切割线84进行切割，单片地形成半导体元件。
本实施方式中，通过将所得半导体元件连接于其他的半导体元件或半 导体元件搭载用基板，可以制造半导体装置。
图5为用于说明半导体装置制造方法的一个实施方式的示意截面图。 首先，准备利用上述方法形成贯穿电极86并单片地形成的半导体元件100 (图5(A))。进而，通过将半导体元件100多个层叠在配线基板110上， 可获得半导体装置120(图5(B))。
实施例
以下通过实施例及比较例更具体地说明本发明，但本发明并非限定于 以下的实施例。
(实施例1～5及比较例1、2)
在具有表1或表2所示组成(成分及组成比(单位：质量份))的组 合物中添加环己酮，进行搅拌混合，获得清漆。
接着，利用100筛目的过滤器对所得清漆进行过滤，实施真空脱泡。 将真空脱泡后的清漆涂布在厚度为38μm的实施了脱模处理的聚对苯二甲 酸乙二醇酯(PET)膜上。将所涂布的清漆在90℃下加热干燥5分钟、接 着在140℃下加热干燥5分钟，进行两个阶段的加热干燥。如此，获得在作 为支撑膜的PET膜上具备处于B阶段状态的厚度为40μm的临时固定用膜 的临时固定用膜片材。另外，将所得临时固定膜片材的临时固定材料面与 聚乙烯(PE)膜贴合，制成3层结构，由此防止了异物在临时固定材料面 上的附着。
[表1]
[表2]
其中，表1及表2中的各成分符号是指如下的物质。
(高分子量成分)
HTR-860P-30B：(丙烯酸橡胶、帝国化学产业株式会社制样品名、重 均分子量为25万、Tg：12℃)。
HTR-280-CHN：(丙烯酸橡胶、帝国化学产业株式会社制样品名、重 均分子量为90万、Tg：-28℃)。
HTR-280-CHN改17：(丙烯酸橡胶、帝国化学产业株式会社制样品 名、重均分子量为90万、Tg：-10℃)。
(有机硅改性树脂)
TA31-209E：(日立化成聚合物株式会社制商品名、有机硅改性醇酸 树脂)
KF-105：(信越Silicone株式会社制商品名、环氧改性有机硅)
SH-550：(Dow Corning Toray株式会社制商品名、甲基苯基有机硅)
SH3773M：(Dow Corning Toray株式会社制商品名、聚醚改性有机硅)
(固化促进剂)
Curezol 2PZ-CN：(四国化成工业株式会社制商品名、1-氰基乙基-2- 苯基咪唑)。
(比较例3)
[聚酰亚胺树脂PI-1的合成]
在具备搅拌器、温度计、氮置换装置(氮流入管)及带有水分接收器 的回流冷却器的烧瓶中投入二胺BAPP(商品名、东京化成制，2,2-双[4- (4-氨基苯氧基)苯基]丙烷)、分子量为410.51)10.26g(0.025mol)及1,4- 丁二醇双(3-氨基丙基)醚(东京化成制，商品名：B-12、分子量：204.31) 5.10g(0.025mol)、作为溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)100g，进行搅 拌使二胺溶解在溶剂中。一边在冰浴中冷却上述烧瓶，一边每次少量地向 烧瓶内的溶液中添加十亚甲基双偏苯三酸二酸酐(DBTA)26.11g (0.05mol)。添加结束后，一边吹入氮气一边将溶液升温至180℃并保温5 小时，获得聚酰亚胺树脂PI-1。聚酰亚胺树脂PI-1的重均分子量为50000、 Tg为70℃。
将上述聚酰亚胺树脂PI-1溶解混合在NMP溶剂中使固体成分浓度达 到50质量％，制作用于形成膜的清漆。使用该清漆与上述同样地获得临时 固定用膜片材。
[临时固定用膜的评价]
对上述获得的实施例1～5、比较例1～3的临时固定用膜片材，按照以 下所示的方法分别评价熔融粘度、高低差填埋性、200℃下的耐热性评价、 固化后的弹性模量、30°剥离强度及剥离性。将结果示于表3及4中。
＜熔融粘度＞
利用下述方法对临时固定用膜的熔融粘度进行评价。
在80℃下对上述获得的临时固定用膜(厚度为40μm)进行轧辊层压， 重叠4张，从而获得厚度为160μm的临时固定用膜。将其在厚度方向上冲 裁成10mm见方，获得10mm见方、厚度为160μm的四边形层叠体。在动 态粘弹性装置ARES(Rheometric Scientific公司制)中安装直径为8mm的 圆形铝板夹具，进而在此处安装冲裁后的临时固定用膜的层叠体。之后， 一边在35℃下赋予5％的变形一边以20℃/分钟的升温速度升温至150℃进 行测定，记录120℃下的熔融粘度。
＜高低差填埋性＞
利用下述方法评价膜状粘合剂的高低差填埋性。
在80℃下对上述获得的临时固定用膜(厚度为40μm)进行轧辊层压， 重叠2张，从而获得厚度为80μm的临时固定用膜。接着，在厚度为625μm 的硅镜面晶片(6英寸)表面上通过刀片切割、以100μm间隔制作宽为40μm、 深为40μm的沟槽。按照如此制作的带有高低差的硅镜面晶片的高低差为 上表面的方式放置在真空层压机(株式会社NPC制，LM-50X50-S)的台 子上，将上述获得的临时固定用膜按照粘贴在带有高低差的硅镜面晶片侧 的方式进行设置，在120℃/0.1MPa/2分钟、15mbar下进行真空层压。对所 得样品进行截面观察，评价利用刀片切割制作的沟槽的填埋性。填埋性的 评价标准如下。
○：空隙的比例小于5％。
×：空隙的比例为5％以上。
＜200℃下的耐热性＞
利用下述方法评价临时固定用膜在200℃下的耐热性。
对厚度为625μm的硅镜面晶片(6英寸)进行刀片切割，形成25mm 见方的小片。在形成小片的硅镜面晶片表面上，在80℃下轧辊层压临时固 定用膜使其粘贴。接着，在临时固定用膜上，在80℃下轧辊层压厚度为 0.1～0.2mm、大小约18mm见方的盖玻片，制作临时固定用膜被硅晶片和盖 玻片夹持的层叠品。将所得样品在110℃下加热30分钟，接着在170℃下 加热1小时，使临时固定用膜固化，之后在200℃下加热30分钟。
从盖玻片面观察如此获得的样品，利用Photoshop(注册商标)等软件 对图像进行解析，由空隙占临时固定用膜整体面积的比例来评价200℃下的 耐热性。评价基准如下。
○：空隙的比例小于5％。
×：空隙的比例为5％以上。
＜固化后的弹性模量(23℃下)＞
利用下述方法评价临时固定用膜在固化后的拉伸弹性模量。
在80℃下对上述获得的临时固定用膜(厚度各为40μm)进行轧辊层 压，重叠3张，从而获得厚度为120μm的临时固定用膜。在110℃的烘箱 中加热30分钟、进而在170℃下加热1小时，然后在厚度方向上剪切成4mm 宽、长33mm。另外，将临时固定用膜片材的支撑膜剥离除去。将所得样 品安装在动态粘弾性装置(制品名：Rheogel-E4000、株式会社UMB制)中，施加拉伸荷重，在频率为10Hz、升温速度为3℃/分钟下进行测定，记 录23℃下的测定值。
＜30°剥离强度＞
利用下述方法评价硅晶片及临时固定用膜之间的30°剥离强度。
在厚度为625μm的硅镜面晶片(6英寸)表面上，通过刀片切割以100μm 间隔制作宽为40μm、深为40μm的沟槽。按照如此制作的带有高低差的硅 镜面晶片的高低差为上表面的方式放置在真空层压机(株式会社NPC制， LM-50X50-S)的台子上，将上述获得的临时固定用膜按照粘贴在带有高低 差的硅镜面晶片侧的方式进行设置，在120℃/0.1MPa/2分钟、15mbar下进 行真空层压。将所得样品在110℃下加热30分钟，接着在170℃下加热1 小时，使其固化，之后在200℃下加热30分钟之后，剪切成10mm宽。将 其利用剥离角度设定成为30°的剥离试验机以300mm/分钟的速度实施剥离 试验，记录此时的剥离强度。
＜剥离性＞
通过下述方法对临时固定用膜的利用脱粘装置的剥离性进行评价。
在80℃下对上述获得的临时固定用膜(厚度为40μm)与支撑膜(厚 度为60μm)进行轧辊层压，获得厚度为100μm的膜。
作为支撑体使用硅镜面晶片，将上述获得的膜在80℃下利用轧辊层压 进行粘贴、使得临时固定用膜侧粘贴在硅镜面晶片侧上，从而获得带有临 时固定用膜的支撑体。接着，在厚度为725μm的硅镜面晶片(8英寸)表 面上，利用刀片切割以100μm间隔制作宽为40μm、深为40μm的沟槽，准 备表面具有高低差的硅晶片。利用真空结合装置(Ayumi工业株式会社制 VE07-14)在120℃/0.1MPa/5分钟、5mbar下将该硅晶片的高低差侧与上述 获得的带有临时固定用膜的支撑体的临时固定用膜侧进行真空压制，获得 层叠体。将如此获得的层叠体在110℃下加热30分钟，接着在170℃下加 热1小时，从而使临时固定用膜固化，之后在200℃下加热30分钟之后， 将前端尖锐的镊子插入到硅晶片的高低差侧与临时固定用膜之间，沿着外 缘移动镊子。将在硅晶片及支撑体没有断裂的情况下实现了剥离的情况作 为○、将未能剥离或者可见损伤的情况作为×。
[表3]
[表4]
如表3、4所示确认了，实施例1～5的临时固定用膜的硅晶片的高低差 填埋性及耐热性优异，同时固化后的弹性模量低，硅晶片与临时固定用膜 之间的30°剥离强度低、自硅晶片的剥离性良好。
符号说明
1临时固定用膜片材、2临时固定用膜片材、10支撑膜、20临时固 定用膜、30保护膜、40临时固定用膜、50支撑体、52剥离层、60半导 体晶片、70临时固定用膜、80半导体晶片、82贯穿电极、84切割线、 86贯穿电极、100半导体元件、110配线基板、120半导体装置。

Claims (14)

1.一种用于半导体晶片的加工方法的临时固定用膜，其中，所述半导体晶片的加工方法具备以下工序：
将半导体晶片介由所述临时固定用膜临时固定在支撑体上的临时固定工序；
对临时固定在所述支撑体上的所述半导体晶片进行加工的加工工序；以及
将加工后的所述半导体晶片从所述支撑体及所述临时固定用膜上分离的分离工序，
所述临时固定用膜含有(A)高分子量成分及(B)有机硅改性树脂，并且所述临时固定用膜在110℃下加热30分钟并在170℃下加热1小时后的弹性模量在23℃下为0.1～1000MPa，
所述(A)高分子量成分包含玻璃化转变温度为-50℃～50℃、重均分子量为90万～120万的丙烯酸橡胶，
所述(B)有机硅改性树脂包含：有机硅改性醇酸树脂；和聚醚改性有机硅、烷基改性有机硅或环氧改性有机硅。
2.根据权利要求1所述的临时固定用膜，其中，所述丙烯酸橡胶含有由丙烯酸丁酯及/或丙烯酸乙酯与丙烯腈的共聚物构成的橡胶。
3.根据权利要求1或2所述的临时固定用膜，其中，所述(A)高分子量成分的玻璃化转变温度为-30℃～20℃。
4.根据权利要求1或2所述的临时固定用膜，其中，所述(B)有机硅改性树脂的含量相对于所述(A)高分子量成分100质量份为1～100质量份。
5.根据权利要求1或2所述的临时固定用膜，其中，所述(B)有机硅改性树脂的含量相对于所述(A)高分子量成分100质量份为10～80质量份。
6.根据权利要求1或2所述的临时固定用膜，其中，所述(B)有机硅改性树脂的含量相对于所述(A)高分子量成分100质量份为30质量份以上。
7.根据权利要求1或2所述的临时固定用膜，其进一步含有(C)固化促进剂。
8.根据权利要求7所述的临时固定用膜，其中，所述(C)固化促进剂含有选自咪唑类、双氰胺衍生物、二羧酸二酰肼、三苯基膦、四苯基鏻四苯基硼酸酯、2-乙基-4-甲基咪唑-四苯基硼酸酯、及1,8-二氮杂双环[5,4,0]十一烯-7-四苯基硼酸酯中的至少一种。
9.根据权利要求1或2所述的临时固定用膜，其在110℃下加热30分钟并在170℃下加热1小时之后的弹性模量在23℃下为0.1以上且1000MPa以下。
10.根据权利要求1或2所述的临时固定用膜，其固化前的熔融粘度在120℃下为15000Pa·s以下且厚度为10～150μm。
11.根据权利要求1或2所述的临时固定用膜，其厚度为30～110μm。
12.根据权利要求1或2所述的临时固定用膜，其中，半导体晶片与临时固定用膜之间的30°剥离强度为300N/m以下。
13.一种临时固定用膜片材，其具备具有脱模性的支撑膜和设置在该支撑膜上的权利要求1～12中任一项所述的临时固定用膜。
14.一种半导体装置，其具备由半导体晶片获得的半导体元件，所述半导体晶片是使用权利要求1～12中任一项所述的临时固定用膜或权利要求13所述的临时固定用膜片材进行加工而获得的。
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